既有重载铁路病害涵洞波纹板加固技术

针对一重载铁路涵洞出现的掉块、露筋、腐蚀等问题,通过现场检测分析了病害原因。综合考虑涵洞净空、经济性和工期提出了一种适宜于重载铁路病害涵洞加固的新技术——波纹板加固技术。利用ANSYS有限元软件建立了涵洞与波纹板共同作用分析模型,分析了重载列车作用下波纹板结构内力、变形以及螺栓的抗剪承载力。对该涵洞加固前后盖板钢筋受力及挠度进行了测试。计算及测试结果表明:重载列车作用下,涵洞跨中波纹板最大Mises应力出现在倒角部位,最大值为11.8 MPa,小于Q345钢材的容许应力;跨中最大挠度为0.33 mm,挠跨比远小于规范规定的普通高度钢筋混凝土梁竖向挠跨比通常值;实测23 t轴重5 400 t编组列车作用下,加固前后跨中顶板钢筋应变降低了55.8%,盖板挠度降低了91.4%,加固效果明显。     

铁路重载运输条件下钢筋混凝土涵洞受力特征试验研究

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土涵洞的静、动力响应。结果表明:30t轴重货车对涵洞的作用效应超过运营列车;大轴重列车通过时,理论上小跨度涵洞的活载储备量明显不足,但实测状态良好涵洞的受力水平较低,仍具备一定的承载潜力;涵洞跨中挠度、钢筋应变与大轴重货车的轴重、邻轴距直接相关,而与列车运行速度、货车长度关系较小;实测涵顶填土厚度大于1.0m的涵洞仍受到活载的竖向冲击作用,但动力系数并未随着货车轴重的增加而明显增加,且实测列车活载在涵顶填土中的扩散范围大于按现行铁路规范计算的结果。需要对铁路涵洞动力系数、荷载分布等的计算理论开展进一步研究,以使其进一步地完善;在既有线上开行大轴重列车之前,应对涵洞进行综合评估,以确定其合理的改造范围。     

体外预应力加固铁路盖板涵应力增量分析

构建了顶板底部直线布置体外预应力筋加固盖板涵的计算模型,利用盖板涵加载变形前后的几何关系,探讨体外预应力筋应力增量与梁体挠度及混凝土压应变的关系,推导出了铁路运营阶段体外预应力加固盖板涵体外筋应力增量的表达式。可用该式计算在三分点荷载、均布荷载和集中荷载作用下用跨中挠度及混凝土压应变表达的体外筋应力增量。通过室内试验和相关文献验证了本文表达式的正确性,可为体外预应力加固盖板涵结构设计提供指导。     

朔黄铁路超低高度梁辅助钢梁法加固试验

对超低高度预应力混凝土梁采取辅助钢梁技术进行加固,并在加固前后及加固过程中进行相关动载试验。加固过程中监测试验保证了加固施工安全,验证了辅助钢梁承担部分恒载。通过加固前后对比试验掌握了梁体受力性能:加固后的梁体跨中竖向挠度、下缘混凝土应变比加固前有明显的降低,竖向挠度在运营列车作用下降低24.9%~33.4%,试验列车作用下降低24.5%;下缘混凝土应变在运营列车作用下降低25.9%~33.1%,试验列车作用下降低23.4%。增设辅助钢梁后梁体的竖向刚度明显提高,辅助钢梁与原混凝土梁体共同作用性能良好。通过系列动载试验掌握了在30 t轴重条件下梁体承载力的安全储备量,为大轴重条件下辅助钢梁加固技术的推广应用奠定了基础。     

公铁两用斜拉桥竖向挠度的长期监测与分析

以黄冈公铁两用大桥2015年前3季度主梁竖向挠度和温度的监测数据为对象,研究公铁两用斜拉桥主梁竖向挠度在温度、列车荷载和汽车荷载下的变化规律,重点讨论温度挠度与主梁的相关性、温度挠度的空间相关性以及列车挠度的概率统计特性。分析结果表明:1)温度挠度与主梁温度之间存在较强的线性相关性。边跨跨中、主跨1/4跨、主跨跨中和主跨3/4跨随着温度升高呈下挠趋势;相应地,辅助跨跨中随着温度升高呈上拱趋势;2)辅助跨跨中、主跨1/4跨、主跨3/4跨与主跨跨中的温度挠度具有较强的空间线性相关性。辅助跨跨中挠度与主跨跨中挠度变化趋势相反,主跨1/4跨和主跨3/4跨的挠度与主跨跨中挠度变化趋势相同;3)列车挠度与主梁温度之间没有明显的相关性,可以采用t Location-Scale分布函数描述列车挠度实测数据的概率密度统计特性。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度设计及取值研究

研究目的:通过统计国内外已建成并安全运营的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度参数,参考国内外现有规范,结合铁路斜拉桥的刚度特点,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度指标。在此基础上,通过车桥耦合振动的分析方法,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥高跨比、宽跨比对车辆与桥梁的动力响应影响,提出大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度取值范围。研究结论:(1)结合已建成的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥及现有规范,考虑荷载差异,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度可适当偏低,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向挠跨比设计值可取为1/500~1/800;(2)设计风速时横向挠跨比可放宽到1/1 000~1/2 000,可行车风速下横向挠跨比限值按规范取为1/4 000;(3)桁架高跨比可取为1/25~1/40,桁架宽跨比可取为1/25~1/35;(4)本文研究成果对今后大跨度铁路斜拉桥初步设计工作具有一定的指导意义。     

钢-混凝土连续结合梁动力性能试验研究

通过对合宁铁路钢-混凝土连续结合梁动力性能试验,测试钢-混凝土连续结合梁的自振特性和CRH2动车组、120 km/h试验货车和160 km/h试验客车通过时的动力响应.试验结果表明,钢-混连续结合梁可以满足这3种列车通过时的安全性要求;梁体的竖向、横向自振频率、跨中挠跨比、梁端转角、挠度、应变动力系数、跨中横向振幅、墩顶横向振幅、竖向加速度、支座横向动位移均符合相关规范和设计的要求.     

六四式铁路军用梁预应力加固影响因素分析

体外预应力加固技术可以有效提升铁路抢修钢梁器材的承载能力和竖向刚度,但实际抢修中复杂的工况可能对加固效果产生一定的影响。本文以32 m跨双层六四式铁路军用梁为研究对象,提出设有撑杆的折线形加固方案,从受力状况和竖向挠度2个方面,分析了预应力、荷载和撑杆长度3种因素对六四式铁路军用梁加固效果的影响。结果表明:增大预应力可使六四式铁路军用梁的弦杆应力和跨中竖向挠度明显减小,但应力和挠度的下降速率也随之减小;荷载的变化可明显影响弦杆应力和竖向挠度的大小,但对应力和挠度随预应力的变化规律影响很小;增大撑杆长度可明显提升六四式铁路军用梁的承载能力和竖向刚度。     

常用跨度无砟轨道铁路桥梁动力性能试验研究

通过遂渝线常用跨度无砟轨道铁路桥梁的动力性能试验,测试CRH2型动车组和120 km.h-1速度等级试验货物列车通过时的24和32 m预应力混凝土箱梁的自振特性和动力响应。试验结果表明,24和32 m箱梁可以满足这2种列车通过桥梁时的安全性要求;梁体的竖、横向自振频率符合相关规范要求。在这2种列车作用下,梁体跨中挠跨比、挠度动力系数、跨中横向振幅、跨中竖横向加速度、墩顶横向振幅、梁端转角、支座横向动位移、梁缝两侧钢轨支点的竖横向相对位移均符合相关规范要求,但是部分测点的梁体应变动力系数超出设计规范要求。梁体竖横向阻尼比和跨中竖向振幅也均正常。实测24,32 m箱梁跨中挠跨比分别为1/11436和1/12 386,但设计规范值和设计采用值只有1/1 200和1/4 000,且梁端转角只有规范要求的1/10左右,由此可见梁体竖向刚度设计过于保守。     

动荷载作用下高温冻土路基动力响应的模拟试验研究

高温冻土地区铁路路基,由于列车动荷载对土体产生扰动而影响其稳定性。通过分析影响冻土路基应力、变形及温度场等主要因素,建立冻土路基模拟试验装置;在路基内部及周围地表布设压力和变形传感器,并用自行设计列车动荷载加载装置对路基施加模拟荷载,进行冻土路基动力响应模拟试验。试验获得不同动荷载频率作用下路基周围地表变形以及内部土压力的变化规律。试验结果表明:动荷载频率对地表竖向位移及路基土压力的影响均存在一个临界值,采用适当的列车行驶速度可减小对冻土路基的挠动;路基内部温度场监测结果表明,动荷载可引起土体局部温升,建议采用积极的防护措施以保护路基的冻结状态。研究成果可为维护青藏铁路路基稳定提供参考。     

基于Ansys体外无粘结预应力筋加固铁路盖板涵静载分析

目前大秦铁路运输荷载日趋增加,原有盖板的各种病害日益突出,为了改善大秦重载铁路盖板掉块,钢筋锈蚀等病害,提高盖板的承载能力,对盖板进行了体外无粘结预应力筋加固试验研究。根据已加固盖板涵的室内静载试验和有限元模型,结合数据研究了无粘结预应力筋的加固效果。结果表明,无粘结预应力筋加固可以明显提高盖板的承载能力,在正常使用状态混凝土压应力最大降低约35%。最后,借助力学理论推导了无粘结预应力筋应力增量计算公式,根据试验结果验证了理论计算的准确性,为无粘结预应力筋加固的实际施工提供理论指导。     

温差和列车荷载作用下中低速磁浮轨道结构变形分析

中低速磁浮轨道F型导轨的变形直接影响列车运行安全性与舒适性,是磁浮交通线下结构设计需要研究的问题。结合国内某中低速磁浮试验线工程,建立了包括轨排、高架梁及其联结件的磁浮轨道结构有限元模型,计算分析温差和列车荷载作用下导轨竖向与纵向位移响应。结果表明:在温差荷载作用下导轨竖向变形呈上拱抛物线形,最大上挠量为5.1 mm,跨中和梁端轨缝伸缩量为-4.7~0.3 mm;在温差和列车荷载共同作用下导轨上拱明显减小,某些工况下导轨近似回落至水平状或呈下挠变形,最大下挠量为2.51 mm,跨中和梁端轨缝伸缩量在-4.6~3.8 mm。     

双机重载牵引下既有铁路桥梁竖向动力响应研究

为分析桥上有砟轨道结构在重载列车作用下的竖向动力响应,基于ANSYS建立有砟轨道—桥梁系统动力分析有限元模型,将列车荷载简化为集中力,分析研究中—活载及和谐号双机重载列车移动活载作用下桥梁和轨道结构的竖向位移和加速度动力响应。研究结果表明:轨道和桥梁结构跨中竖向位移和加速度响应在HXD1+HXD3+C80作用下最大,最大值为12.60 mm和3.27 mm/s~2,挠跨比为3.94×10~(-4),均小于规范中40 mm,350 mm/s~2和2.5×10~(-3)的要求;行车速度对轨道桥梁结构竖向位移响应影响很小,竖向加速度随着行车速度的增大而增大;增大桥梁刚度可以降低轨道桥梁结构系统的竖向位移和加速度响应,提高行车稳定性和乘客的舒适度;对既有铁路有砟轨道桥梁,应限定行车速度,采取相应的加固措施提高刚度以保证车—轨—桥系统的安全。     

大秦重载铁路既有盖板涵病害调查与分析

基于大秦铁路茶坞和大同工务段217座无填土或运营后填土高度1.2 m的既有钢筋混凝土盖板涵的病害调查,对重载铁路既有盖板涵的病害类型进行了总结,从运行荷载、设计和施工三方面分析了病害成因,对了解重载铁路既有盖板涵的工作状态、列车通行安全性以及维修加固设计具有参考意义。     

铁路低高度钢筋混凝土梁病害评估与整治北大核心

受铁路线路标高或桥下净空限制,早期修建了许多低高度钢筋混凝土梁,尽管其结构设计满足当时的桥梁设计规范,但安全裕量不大。当防排水功能失效或列车轴重增加时,这类混凝土梁劣化较重。以病害严重的重载铁路跨度为8 m的低高度钢筋混凝土梁为研究对象,采用结构试验检测和理论计算的方法对病害产生的原因及其对结构受力的影响进行分析,并提出了病害整治方案。经多方案比选,粘贴钢板法是结构加固补强的优选方案。现场实测结果表明,加固后梁体刚度提高超过20%,钢筋应力幅降低超过25%,效果显著。     

双哑铃形钢管混凝土拱圈受力性能分析

以西溪河大桥为工程背景,利用有限元软件MIDAS CIVIL对双哑铃形钢管混凝土拱圈进行仿真分析。首先分析了不同荷载作用下拱圈的竖向位移,然后改变双哑铃形截面结构参数(腹板间距与盖板间距),分析两结构参数对于拱圈挠度的影响规律。研究结果表明:双哑铃形拱圈拱顶节点对荷载敏感性较强,并由拱顶向两侧递减;腹板间距与拱圈节点竖向位移基本呈线性关系,间距增大时拱圈下挠减小;盖板间距与双哑铃形拱圈挠度不呈线形相关,当盖板间距在840~850 mm时拱圈下挠较小,有利于拱圈结构性能发挥。     

重载铁路隧道基底病害微型桩加固技术研究

结合我国重载铁路隧道基底病害特点,提出了一种隧道基底微型桩加固技术。同时,利用大型有限元软件ANSYS建立隧道基底微型桩加固分析模型,采用30 t列车动压应力实测值模拟重载列车竖向动荷载,着重分析了30 t重载列车通过隧道基底病害区段时微型桩的加固效果,结合某隧道现场测试与混凝土检测结果以及新旧混凝土结合面强度统计分析结果,提出了基底采用微型桩加固基底混凝土厚度要求,为今后采用该法进行基底加固提供借鉴。     

高速铁路常用跨度桥梁挠跨比限值研究

在高速铁路桥梁设计实践中,实际设计的高速铁路桥梁在ZK静活载作用下的竖向挠度均远小于《高速铁路设计规范》表7.3.2中的限值。控制高速铁路桥梁设计的为基频、梁端转角和残余徐变变形等其他限值指标,《高速铁路设计规范》中的竖向挠度限值只有象征意义,并不控制设计。通过梁端转角与挠跨比的相关关系入手,采用车-桥耦合动力仿真分析方法,对高速铁路常用跨度桥梁的挠跨比进行分析研究,并结合工程实践,提出挠跨比建议值,研究成果为铁路桥梁设计规范的修订提供参考。     

含软弱夹层重载铁路路基水平旋喷桩加固效果分析

结合我国重载铁路含软弱夹层路基的病害特点,提出一种路基水平旋喷桩加固技术。利用ANSYS将不同轴重列车模拟为沿轨道移动的振动荷载,重点分析不同轴重重载列车通过路基病害区段加固前后基床结构的动应力与动变形。结果表明,加固后路基侧向应力也有所减小,整体路基结构受力有所改善。     

市域铁路大跨度桥无砟轨道 竖向变形控制

为解决在市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道的难题,以温州市域铁路 S3 线永宁大桥(140+200+260+140) m 为例,提出了市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道竖向变形控制标准,建立了车-轨-桥耦合系统动力仿真模型, 并开展多种工况下桥梁、轨道动力响应分析。结果表明：桥梁挠跨比、竖向变形曲率半径、梁端转角、轨面平顺 性等指标均满足铺设无砟轨道技术要求;列车按设计速度通过永宁大桥时行车安全性和舒适性指标均满足要求; 对温度荷载作用下桥梁温度变形曲线进行评估,10 m 弦轨道高低不平顺满足规范要求。研究成果可为市域铁路大 跨度桥梁铺设无砟轨道提供参考。